常用药物检测仪器的原理和使用

1、常用药物检测仪器的 原理及使用,药物分析的任务,药品是关系人民生命健康的特殊商品，药品的用法用量是药品使用的重要组成部分。 需要有效控制药品的性状、真伪、均一性、纯度、安全性和有效成分含量。 检测体内药物浓度可以用于研究药物代谢产生毒性的可能性，指导临床更加合理的用药。,分析化学（仪器分析）的发展,19世纪末，分析化学基本上由鉴定物质组成的定性手段和定量技术所组成，是一种技术手段。 进入20世纪，化学分析法迅速发展，使分析化学成为一门科学，但分析化学以化学分析为主。随着物理学和电子学的发展，涌现了各种物理分析方法，出现了一些简便、快速的仪器分析方法，改变了经典分析化学以化学分析为主的局面，使分析化学发展到以仪器分析为主的现代分析化学。,分析化学（仪器分析）的发展,从20世纪70年代末开始，以计算机应用为主要标志的信息时代的来临，给科学技术的发展带来巨大的冲击。各学科的现代理论和技术的发展，尤其是以计算机为代表的新技术的迅速发展，为建立高灵敏度、高选择性、高准确性、自动化或智能化的新方法创造了条件。生物学、信息科学、计算机技术的引入，促使了仪器分析方法的蓬勃发展，也使分析化学进入了一个崭

2、新的时代。,仪器分析的特点,仪器分析是利用各种学科的基本原理，采用电学、光学、精密仪器制造、真空、计算机等先进技术，探知物质化学特性的分析方法。 仪器分析方法种类很多，所用分析仪器也各有特点，各种仪器分析方法都有其独立的原理及理论基础。,仪器分析的发展,药物的分析方法,化学分析 重量分析法、酸碱滴定法、氧化还原滴定法、非水溶液滴定法、沉淀滴定法、配位滴定法等 仪器分析 旋光计、折光计、pH计、紫外可见分光光度计、红外分光光度计、气相色谱仪和液相色谱仪等,仪器分析的特点,（1）灵敏度高： 大多数仪器分析法适用于微量、痕量分析。原子吸收光谱法： 10-410-15g ，吸光光度法:10-510-8g ，气相色谱法：10-9g （2）取样量少：化学分析法需用101104g；仪器分析试样常在 10210-8g。 （3）在低浓度下的分析准确度较高： 含量在10-510-9范围内的杂质测定，相对误差低达110。 （4）快速、方便：省去了繁多化学操作过程。随自动化、程序化程度的提高操作将更趋于简化。 （5）可进行无损分析：或试样可回收。,仪器分析的发展趋势,更的灵敏度高/更低的检测限 更好的选择性/

3、更少的基体干扰 更高的准确度/更好的精密度 更高的分析速度 更高的自动化程度 更小的样品量要求，并且实现微损或无损分析 原位的、活体内、实时分析,药物测定方法的标准,准确性 精密度 专属性 检测限 定量限 线性 范围 耐用性,常用药物检测仪器,一、分析天平,分析天平是定量分析中最重要的精密衡量仪器之一。常量分析天平一般可称准至0.0001g，最大载重为200g 。 电子天平的特点：快捷、准确、简便,电子分析天平,水平仪,水平支脚,电子分析天平的使用,校准：调整水平,按下开关“键,显示稳定后，如不为零则按 “TARE”键 ，稳定地显示“0.0000g ”后,按一下校准键(CAL),天平将自动进行校准，屏幕显示出 “ CAL ”,表示正在进行校准。 “ CAL ”消失后，表示校准完毕,应显示出“0.0000g“,如果显示不正好为零,可按一下“TARE“键,然后即可进行称量。,电子分析天平的使用,接通电源并预热（约25分钟）使天平处于备用状态。 TARE键去皮 称量：打开电子天平侧门，将被称物轻轻放在称盘上,关闭侧门，待显示屏上的数字稳定并出现质量单位“g”后,即可读数(最好再等几秒钟)并记

4、录称量结果。 称量完毕后，关闭电源，盖好天平罩。,称取中的重要概念,称取0.1g（0.04-0.06），2g（1.5-2.5），2.0g（1.95-2.05），2.00g（1.995-2.005） 称定（精确到百分之一）与精密称定（精确到千分之一） 约（不得超过规定量的10%）,分析天平的应用,药品称量是药物分析的基础，也是实施药物分析中的第一步。 准确的药品计量决定了各种药物检测的准确度与可信度。,二、紫外-可见光分光光度计,基本原理,当分子中的电子吸收能量后会从基态跃迁到激发态，然后放出能量（辐射出特征谱线）回到基态 。 光线依次照一定浓度的被测样品溶液时,就会发现部分波长的光被吸收。如果以波长为横坐标(单位nm),吸收度(absorbance)A为纵坐标作图,即得到紫外光谱(ultra violet spectra，简称UV).,紫外光谱吸收图,原理,原子或分子的能级E1、 E2、 E3、 E4 E=E激发态E基态=h=hc/ 原子或分子吸收特定波长的能力，实现能级跃迁，因而产生光的吸收现象。 紫外光波长200-400nm，可见光波长400-760nm。,原子和分子的能级跃迁,E

5、4 E3 E2 E!,电磁波的波长和能量,波数（cm-1） 108 107 5*104 2.5*104 1.25*104 4000 666 400 25 4*10-2,物质的颜色和对光的选择吸收,(1)、光吸收程度最大处的波长，称为最大吸收波长，常用max表示. (2)、光吸收曲线与物质特性有关，这些特性客作为物质定性鉴定的依据. (3)、组成量度不同的同种物质的溶液，在一定波长处吸光度随溶液的组成量度增加而增大，这个特性可作为物质定量分析的依据.,Io,It,Ia,Io = Ia + It + Ir,Ir,设入射光，吸收光，透射光和反射光的强度依次为I o，I a，I t，I r，则他们之间的关系为:,光吸收的基本定律,原理,Lambert-Beer定律 Lambert定律 吸收与液层厚度 （b）间的关系 Beer 定律 吸收与物质的浓度（c）间的关系 A = -lgT = K b c 吸光度A与溶液的浓度C和吸收池的浓度成正比。,基本结构,1.光源 可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在3202500 nm。 紫外区：氢、氘灯。发射185400 nm的连续光谱。 2. 单色器（将

6、混合光分成单色光的光栅）,3. 样品室,样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）和相应的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两种。在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。 4. 检测器 利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号，常用的有光电池、光电管或光电倍增管。,5. 结果显示记录系统 检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结果处理,比色皿使用前校正,使用,指定波长鉴别 全波段扫描 测定吸光度A,定量公式,A=E*C*L A吸光度，E吸收系数，C为被测物质溶液的浓度，L为液层厚度。 E1%1cm,应用,乙胺嘧啶的鉴别 供试品溶液在272nm处有最大吸收，在216nm处有最小吸收。 盐酸氯丙嗪的鉴别 盐酸（9100）溶液，254nm和306nm处有最大吸收，且306nm处的吸光度约为0.46.,三、红外分光光度计,红外光谱,基本原理,基本原理,红外吸收峰的位置取决于各化学键的振动频率。键的振动频率与组成化学键的原子的质量和化学键的性质有关。 成键原子的质量越小，吸收峰的波数就越高 键长越短，键能越高，吸收峰所在的波数也越高,理论原理,E = E移 E转 E振 E电 E电子（如U

7、V图谱） E移不引起偶极距的变化，不能与外加电磁波相互作用，不产生红外吸收。 红外可以起震动能级的跃迁，震动能级的跃迁同时包含转动能级的跃迁，因此又称振-转光谱。 分子发生震动能级跃迁需要吸收一定的能量，对应相应的波数。,伸缩震动,丙酮C=O伸缩振动1716 cm-1 甲基丙烯酸C=C伸缩振动1637 cm-1,弯曲振动,傅里叶变换红外光谱仪结构框图,干涉仪,光源,样品室,检测器,计算机,干涉图,光谱图,FTS,红外光谱图：4000-1333cm-1为特征谱带区，1333-400cm-1为指纹区 纵坐标为吸收强度，横坐标为波长( m)或波数1/ (cm-1) 应用：有机化合物的结构解析。 定性：基团的特征吸收频率； 定量：特征峰的强度；,红外光谱与有机化合物结构,特征谱带区,不同分子中相同基团的某种振动模式，有相当强的红外吸收强度，且与其它振动频率分得开，这种振动频率称为基团频率。 基团频率受分子中其余部分影响较小，具有特征性，用于鉴定该基团的存在。 大多数特征基团频率出现在40001330cm-1之间。,指纹区,1330400cm-1区间称为指纹区。 指纹频率不是某个基团的振动频率，

8、而是整个分子或分子的一部分振动产生的。分子结构的微小变化会引起指纹频率的变化。指纹频率没有特征性，但对特定分子是特征的。 不能企图将全部指纹频率进行指认。,红外光谱8个重要区段,影响峰位置变化的因素,化学键的振动频率不仅与其性质有关，还受分子的内部结构和外部因素影响。相同基团的特征吸收并不总在一个固定频率上。,苯衍生物的 C=C,苯衍生物在 1650 2000 cm-1 出现 C-H和C=C键的面内变形振动的泛频吸收（强度弱），可用来判断取代基位置。,红外吸收及红外光谱图,芳香环伸缩振动（1600-1430cm-1之间） 甲基的C-H伸缩震动（3000cm-1附近出现多个峰） 指纹区为C-H的面内、面外弯曲震动,红外光谱的应用,鉴定是否为某已知成分 鉴定未知结构的官能团 区别分子的几何构型、立体构象。,应用（主要用于定性分析）,甲苯咪唑（驱肠虫药） A晶型（低效晶型）640cm-1处有强吸收、662cm-1处吸收很弱 C晶型（有效晶型） 640cm-1处吸收弱、662cm-1处吸收强 取供试品与含A晶型10%的甲苯咪唑对照品各约25mg，分别加液状石蜡研磨，制成厚度约0.15mm的糊片

9、，分别测定两个片子在640和662处的校正吸收值之比，供试品的吸收值比值应小于对照品。,四、高效液相色谱仪,简介,高效液相色谱法（HPLC）是20世纪60年代末70年代初发展起来的一种新型分离分析技术，随着不断改进与发展，目前已成为应用极为广泛的化学分离分析的重要手段。它是在经典液相色谱基础上，引入了气相色谱的理论，在技术上采用了高压泵、高效固定相和高灵敏度检测器，因而具备速度快、效率高、灵敏度高、操作自动化的特点。,20世纪初： 俄国植物学家茨维特提出经典液相色谱法。经典液相色谱法包括柱色谱、薄层色谱、纸色谱。 20世纪60年代末： 随着色谱理论的发展、高效细微固定相的开发、高压恒流泵及高灵敏度检测器的应用，高效液相色谱法得到了突破性的发展。,色谱的基本原理,色谱过程是物质分子在相对运动的两相（固定相和流动相）间分配平衡的过程，混合物中，若干两个组分的分配系数（K）或容量因子（k)不等，则被流动相携带移动的速度不等差速迁移，从而被分离。,色谱的基本原理,极性与非极性,分子是否极性取决于分子中电荷的分布情况 电荷在分子中呈中心对称分布时，该分子就是非极性的，否则分子就有极性。 极性分子易溶于极性溶剂，反之，非极性分子易溶于非极性溶剂 常见的极性溶剂（水、乙醇、甲醇、乙腈） 常见的非极性溶剂（正己烷、煤油）,水分子 环己烷,高效液相色谱仪的构造,高效液相色谱仪的特点,高压（ 150350105Pa ） 高速（一般可达110ml/min） 高效（使用不同固定相，分离效率高） 高灵敏度 适应范围广。对于高沸点、热稳定性差、相对分子量大（大于 400 以上）的有机物（这些物质几乎占有机物总数的 75% 80% ）原则上都可应用高效液相色谱法来进行分离、分析。 据统计，在已知化合物中，能用气相色谱分析的约占20%，而能用液相色谱分析的约占7080%。,色谱柱简介,正相柱-固定相通常为硅胶以及其他具有极性官能团胺基团，如（NH2）和氰基团（CN）的键合相填料。 由

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